[發明專利]一種絕緣柵雙極型晶體管的在線健康管理裝置和方法

有效

• 申請號: 201510745148.2
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105486992B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 劉文業;楊進鋒;胡家喜;李彥涌;羅劍波;傅航杰
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 張文娟;朱繪

本發明公開了一種絕緣柵雙極型晶體管的在線健康管理裝置，屬于電子電路技術領域，以解決現有技術中無法在IGBT工作的過程中對IGBT的壽命進行檢測的技術問題。該在線健康管理裝置包括：電熱檢測模塊，用于根據所述絕緣柵雙極型晶體管的運行工況參數，結合所述絕緣柵雙極型晶體管的結構，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的結溫和溫升；退化檢測模塊，用于根據所述運行工況參數、所述絕緣柵雙極型晶體管的結構和所述結溫和溫升，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的性能退化程度；壽命檢測模塊，用于根據所述性能退化程度，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的消耗壽命。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，具體地說，涉及一種絕緣柵雙極型晶體管的在線健康管理裝置和方法。

背景技術

隨著科研技術的進步和制造工藝的提高，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor，簡稱IGBT)作為電力電子領域理想的開關器件，已廣泛應用于新能源發電、機車牽引、高壓輸電等諸多關鍵領域中。隨著功率半導體新結構和新工藝的應用，IGBT的電流密度和耐壓等級在不斷增大，同時隨著IGBT的體積越來越小，而其所承受的電學、力學和熱學載荷越來越重。IGBT在大功率運行狀態下會產生大量熱量，從而導致溫升和熱應力形變。

由于IGBT長久運行不斷承受溫度變化和功率循環，從而加快了其疲勞失效的進程。IGBT失效故障會導致整個設備運行中斷，甚至會造成嚴重安全事故和重大經濟損失。因此，如何在IGBT工作過程中，對IGBT進行壽命檢測，以了解IGBT的狀態、可靠性就變得越來越重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種絕緣柵雙極型晶體管的在線健康管理裝置和方法，以解決現有技術中無法在IGBT工作的過程中對IGBT的壽命進行檢測的技術問題。

本發明第一方面提供了一種絕緣柵雙極型晶體管的在線健康管理裝置，該在線健康管理裝置包括：

電熱檢測模塊，用于根據所述絕緣柵雙極型晶體管的運行工況參數，結合所述絕緣柵雙極型晶體管的結構，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的結溫和溫升；

退化檢測模塊，用于根據所述運行工況參數、所述絕緣柵雙極型晶體管的結構和所述結溫和溫升，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的性能退化程度；

壽命檢測模塊，用于根據所述性能退化程度，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的消耗壽命。

可選的，該在線健康管理裝置還包括：

采樣模塊，用于采集所述絕緣柵雙極型晶體管的運行工況參數；

極值檢測模塊，用于檢測所述運行工況參數是否位于各自對應的極值范圍之內，若是，將所述運行工況參數發送給所述電熱檢測模塊。

可選的，該在線健康管理裝置還包括：

預警模塊，用于檢測所述消耗壽命是否大于或等于預設壽命，若是，進行失效報警。

可選的，若所述極值檢測模塊檢測到有運行工況參數位于其對應的極值范圍之外，將檢測結果通知所述預警模塊；所述預警模塊還用于根據所述極值檢測模塊的檢測結果，進行失效報警。

可選的，所述運行工況參數至少包括電流、電壓和工作溫度。

可選的，所述退化檢測模塊用于根據各運行工況參數、所述絕緣柵雙極型晶體管的結構和所述結溫和溫升對應的失效工作周期，結合各運行工況參數、所述絕緣柵雙極型晶體管的結構和所述結溫和溫升對應的融合算子，檢測所述絕緣柵雙極型晶體管的性能退化程度。

本發明帶來了以下有益效果：本發明實施例提供了一種IGBT的在線健康管理裝置，該在線健康管理裝置通過IGBT的運行工況參數、結合IGBT的結構，檢測IGBT的壽命情況，以及時將IGBT的壽命情況反饋給用戶，讓用戶及時維護并更換IGBT，保證設置有IGBT的設備能夠正常工作。